[精品]杂多化合物的合成与鉴定

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1、杂多化合物K5CoW12040•20比0的合成与鉴定摘要实验合成K5CoW12040-20H20,用K2S2O8做氧化剂,将Co"氧化为Co二分别用酷酸和硫酸酸化反应产物，产物中有较多杂质，经重结品后控制合适的结晶速度，可得到纯净的金黄色大棒状晶体（阴离了具有Keggin结构）。用红外和XRD对产物进行表征。关键词Keggin结构，酸化，氧化，重结晶，鉴定杂多类化合物的合成最早起源于1826年，科学家BerzeLius发现将钳酸鞍加到磷酸屮产生黄色沉淀，这就是现在人们熟知的铝黄（NHj/MoiQ。。1848年,生成这种黄色化合物的沉淀法被应用到分析化学上。但直到1862年Marig

2、nac发现了鸽硅酸及其盐后，这些朵多化合物的组成才被确定下来。到20世纪初，已发现了近60种不同的杂多酸及几百种盐。现在，人们已经发现冇近70种元素可做朵多酸中的杂原了。杂多化合物已形成了一类庞大而重要的化合物，杂多酸作为高效的均相催化剂早已应用于有机化工生产屮。杂多类化合物在医学、药学、生物化学等领域的潜在应用价值引起了科学家们极大兴趣。多年来，人们对杂多化合物的研究长盛不衰。在经典的杂多化合物的合成中，人们研究较多的二种常见组成类型为具冇Keggin结构的阴离子[XMi-jOw]和具冇Dawson结构的阴离子[X2Ml2062],目前作为催化剂研究最多，应用最广泛的是Keggi

3、n结构。常用来合成朵多化合物的方法是酸化简单含氧阴离子和所含朵原子的水溶液，加入合适的阳离子，杂多酸盐从水溶液中析出。在实验中，试剂的加入顺序、合适的反应温度和溶液的pH值的控制都是非常重要的。在此基础上，我们乂采用氧化的方法合成了K5CoWl2010•20IL0,并对其进行了表征。1.实验部分1.1仪器和试剂抽滤装置，烧杯，量筒，煤气灯，搅拌棒，电子天平，精密pH试纸，右棉网，三脚架，红外光谱仪，X射线衍射仪。鹄酸钠NaW04・2IIQ（C.P.）,硫酸H2S04(A.R.),过二硫酸钾K2S2O8(A.R.),醋酸钻CoAc2•41LO(A.R.),氯化钾KC1(A.R.),冰

4、醋酸HAc(A.R.)。1.2实验步』向13mL去离子水中加入2滴冰醋酸后,加入2.5g醋酸钻(CoAc2-4H20),搅拌溶解得酷酸钻溶液。将19.8g钩酸钠(NaWOr2H20)溶于40mL去离子水,以醋酸(HAc)调pH值至6.5〜7.5,得鹤酸钠溶液。将醋酸钻溶液加入到已加热近沸的钩酸钠溶液屮，小火煮沸混合物15min,趁热加入13gKC1固体，溶解后将混合物冷却至室温，抽滤，以少量滤液洗涤沉淀物。将沉淀物取出，加入40mL2mol•L1H2SO4,小火加热几分钟后过滤，弃去不溶物。将滤液加热至近沸,搅拌下每次加入约0.5gK2SA(注意不要加入太快，以免溶液爆沸),直至溶

5、液由蓝绿色转为橙色(约需5gK2S2O8)o煮沸5〜8min以分解过量的K2S208o将上述混合物冷却至室温，得不纯的KsCoW.Ao-20H20晶体，吸滤，将粗产品以10mL热去离子水重结晶。若冷却速度慢或溶液较稀，可得较大的黄色棒状(或柱状)晶体。2结果与讨论1.1红外光谱分析产物可通过红外光谱(IR)鉴定。杂多化合物往往都有特征的红外光谱，K5CoW1204o•20H20的IR除3400〜3500cn?和1620〜1630cn?二个结晶水的特征吸收峰外，CoWl20405阴离子有4个特征吸收峰。其中955cm",895cm"1,758cm1吸收峰与W—0键振动有关，而433c

6、k吸收峰可能与Co—0键振动有关。从图1中就能看明显的特征峰,峰1(3484.74cm-1),峰2(1621.57cm-1)为结晶水峰。峰3(956.60cm1)、4(882.39cml).5(758.24cm1)、6(442.16cm-1)为杂多阴离子的特征峰，但是略冇位移，这是正常现彖，可能是由丁这几个峰位处在变形振动区域，受到分了其他部分影响较大，例如：诱导效应，氢键的影响等等。若产物含有杂质，则IR图上在1000-1200cm1有儿个吸收峰，杂质较多时，该区域的吸收峰较强甚至会掩盖W—0在955cm】附近特征吸收峰，并且在570〜610cnT处出现强吸收峰。从图1中叮以看出

7、1000〜1200cn?没有吸收峰,表明产品很纯。1.思考题1.如何使晶体长得大而杂质尽可能少？答：本实验是利用重结晶的方法来实现进一步提纯的，是基于利用被提纯化合物和朵质在热和冷的溶剂中溶解度的不同，把杂质留在溶液中，以达到分离提纯的目的。2.为什么化合物的特征IR吸收峰有时会略有位移？答：略有位移，这是正常现象，可能是由于这几个峰位处在变形振动区域，受到分子其他部分影响较大，例如：诱导效应，氮键的影响等等。3.为什么在醋酸钻溶解前先向水中加两滴冰醋酸？答：先加醋酸